一种永磁同步风力发电系统机侧变流器的优化控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种永磁同步风力发电系统机侧变流器的优化控制方法。所述方法包括根据永磁同步风力发电系统的数学模型，在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型；利用传统矢量控制搭建永磁同步风力发电系统机侧脉宽调制变流器的控制模型；基于所建立的控制模型，根据永磁同步电动机弱磁控制的电磁关系，分析永磁同步发电机内部的电磁关系，通过对id参考值进行重新设定，优化机侧脉宽调制变流器传统定子磁链定向id=0的矢量控制，其中id为直轴电流。该方法能够优化机侧变流器的控制策略，从而能够扩大机侧变流器跟踪最大功率的范围，达到弱磁降压、进而扩大跟踪范围的结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电系统
，尤其涉及。
技术介绍
目前，在永磁同步风力发电系统中，需要对机侧变流器进行很好的控制，以保证系统获得较大的最大风能跟范围。在变速发电系统中，风力机能在各种风速下通过调节转速到最佳值，可运行在最大功率点，为了实现最大功率点跟踪(MPPT)控制和产生尽可能多的输出功率，对许多控制方法进行了研究。现有技术中，直驱永磁风力发电机在应用中所采用的控制策略主要有模糊控制，滑膜控制、自适应控制与矢量控制等。例如采用矢量控制，系统的最大功率点跟踪功能主要在机侧变流器控制实现，网侧变流器主要实现功率解耦、稳定直流母线电压和保证系统谐波畸变率；通过对发电机电磁阻转矩的及时调节可实现对发电机电磁功率和输出有功的准确控制。但上述现有技术方案，机侧变流器最大功率点跟踪范围较小，进而影响了系统的输出功率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供永磁同步风力发电系统机侧变流器的优化控制方法，该方法能够优化机侧变流器的控制策略，从而能够扩大机侧变流器跟踪最大功率的范围，达到弱磁降压、进而扩大跟踪范围的结果。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，，所述方法包括根据永磁同步风力发电系统的数学模型，在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型；利用传统矢量控制搭建永磁同步风力发电系统机侧脉宽调制变流器的控制模型；基于所建立的控制模型，根据永磁同步电动机弱磁控制的电磁关系，分析永磁同步发电机内部的电磁关系，通过对id参考值进行重新设定，优化机侧脉宽调制变流器传统定子磁链定向id=0的矢量控制，其中id为直轴电流。所述根据永磁同步风力发电系统的数学模型，在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型，具体包括通过永磁同步风力发电系统的传递函数来建立永磁同步风力发电系统的数学模型，并进一步在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型。所述方法还包括；网侧脉宽调制变流器采用电网电压定向iq=0的矢量控制，其中iq为交轴电流；机侧脉宽调制变流器采用定子磁链定向id=0的矢量控制。在优化机侧脉宽调制变流器之后，所述方法还包括根据永磁同步发电机励磁与永磁同步风力发电系统无功功率的关系，利用永磁同步风力发电系统无功功率经过PI控制得到直轴电流id的参考值，利用所得到的id参考值在电力系统实时数字仿真器RTDS中对优化控制策略的效果进行验证。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，所述方法包括根据永磁同步风力发电系统的数学模型，在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型；利用传统矢量控制搭建永磁同步风力发电系统机侧脉宽调制变流器的控制模型；基于所建立的控制模型，根据永磁同步电动机弱磁控制的电磁关系,分析永磁同步发电机内部的电磁关系,通过对id参考值进行重新设定，优化机侧脉宽调制变流器传统定子磁链定向id=0的矢量控制，其中id为直轴电流。该方法能够优化机侧变流器的控制策略，从而能够扩大机侧变流器跟踪最大功率的范围，达到弱磁降压、进而扩大跟踪范围的结果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的永磁同步风力发电系统机侧变流器的优化控制方法流程示意图；图2为本专利技术实施例所提供的永磁同步发电机PMSG基本矢量/」、意图;图3为本专利技术实施例所提供的优化机侧变流器的控制结构示意图；图4为本专利技术实施例所提供的优化控制策略较传统控制策略比较机端电压的示意图。具体实施例方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例提供的永磁同步风力发电系统机侧变流器的优化控制方法流程示意图，所述方法包括步骤11:根据永磁同步风力发电系统的数学模型，在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型在该步骤11中，永磁同步风力发电系统的数学模型可参考现有常用模型，具体可通过永磁同步风力发电系统的传递函数来建立永磁同步风力发电系统的数学模型,并进一步在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型，上述永磁同步风力发电系统可以包括风力机、永磁同步发电机(凸极机)、双PWM控制器、电网等，具体来说以风力机为例，风力机建模风力机的输入功率表达式如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步风力发电系统机侧变流器的优化控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据永磁同步风力发电系统的数学模型，在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型；利用传统矢量控制搭建永磁同步风力发电系统机侧脉宽调制变流器的控制模型；基于所建立的控制模型，根据永磁同步电动机弱磁控制的电磁关系，分析永磁同步发电机内部的电磁关系，通过对id参考值进行重新设定，优化机侧脉宽调制变流器传统定子磁链定向id=0的矢量控制，其中id为直轴电流。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步风力发电系统机侧变流器的优化控制方法，其特征在于，所述方法包括根据永磁同步风力发电系统的数学模型，在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型；利用传统矢量控制搭建永磁同步风力发电系统机侧脉宽调制变流器的控制模型；基于所建立的控制模型，根据永磁同步电动机弱磁控制的电磁关系，分析永磁同步发电机内部的电磁关系，通过对id参考值进行重新设定，优化机侧脉宽调制变流器传统定子磁链定向id=0的矢量控制，其中id为直轴电流。2.根据权利要求1所述永磁同步风力发电系统机侧变流器的优化控制方法，其特征在于，所述根据永磁同步风力发电系统的数学模型，在电力系统实时数字仿真器RTDS中搭建风电系统模型，具体包括通过永磁同步风力发电系统的传递函数来建...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛安成，毕天姝，陈进美，杨奇逊，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：